ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 2

ТЕМА. ОБЩАЯ ОСТЕОЛОГИЯ.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ. Изучение строения и классификации костей.

ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ. Скелет, набор костей, таблицы, рисунки.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ. Изучение строения, классификации и функционального значения костей. Изменения скелета в связи с возрастом и занятиями спортом.

Скелет представляет собой комплекс плотных образований, имеющих важное значение. Он состоит из отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной тканей, вместе с которыми и составляет пассивную часть аппарата движения. Функции скелета можно разделить на механические и биологические.

Механические функции скелета проявляются в его способности осуществлять защиту, опору и движение. Опора достигается прикреплением мягких тканей и органов к различным частям скелета. Движение возможно благодаря тому, что кости являются длинными и короткими рычагами, соединенными подвижными сочленениями и приводимыми в движение мышцами, управляемыми нервной системой. Защита осуществляется путем образования из отдельных костей костного канала - позвоночного, защищающего спинной мозг, костной коробки - черепа, защищающего головной мозг, костной клетки - грудной, защищающей жизненно важные органы грудной полости (сердце, легкие), костного вместилища - таза, защищающего важные для продолжения вида органы размножения.

Биологические функции костной системы связаны с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (кости являются депо минеральных солей фосфора, кальция, железа). Скелет выполняет и кроветворную функцию. Усиленные движения способствуют кроветворению, поэтому при разработке физических упражнений необходимо учитывать единство всех функций организма.

Химический состав кости и ее физические свойства. Кость состоит из двух видов химических веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом кальция). Органическое вещество называется оссеином. В кости около 50% воды, 20% солей и 12% оссеина. Оссеин придает кости эластичность, а соли - твердость. Химический состав кости непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей оссеина больше, чем в костях взрослых, поэтому кости более гибкие и редко ломаются. В старости в костях преобладают неорганические вещества, вслествие чего кости становятся менее эластичными и более хрупкими. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменение химического состава костей. При недостатке в пище витамина Д в костях ребенка плохо откладываются соли кальция, нарушаются сроки окостенения.

Классификация костей. В скелете различают следующие части: скелет туловища (позвонки, ребра, грудина), скелет головы (кости черепа и лица), кости поясов конечностей - верхней (лопатка, ключица) и нижней (тазовая) и кости свободных конечностей - верхних и нижних. Число отдельных костей, входящих в состав скелета взрослого человека, больше 200. Кости различаются по форме, строению и функции, вследствие чего существует следующая классификация костей:

1. Трубчатые кости имеют удлиненную, цилиндрической или трехгранной формы среднюю часть - тело или диафиз, который представляет собой костную трубку, содержащую у взрослых желтый костный мозг. Стенка трубки состоит из плотного компактного вещества. Утолщенные концы кости называются эпифизами.Они состоят из губчатого вещества, содержащего красный костный мозг, снаружи имеют суставные поверхности, участвующие в образовании сустава, которые покрыты хрящем. Различают проксимальный и дистальный эпифизы. Вблизи эпифиза располагаются костные выступы - апофизы, к которым прикрепляются мышцы и связки. Участок кости, где диафиз переходит в эпифиз, называется метафизом. В этой зоне у детей располагается хрящевая ткань, которая с возрастом замещается костью. За счет метафиза кость растет в длину. Различают длинные (плечо и кости предплечья, бедро и кости голени) и короткие (кости пясти, плюсны фаланги) трубчатые кости, которые являются рычагами движения.

2. Губчатые костипостроены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Такие кости расположены в участках скелета, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору при небольшом размахе движений (ребра, грудина, тела позвонков и др.).

3.Плоские костиучаствуют в образовании полостей тела, выполняют опорную и защитную функции (кости черепа, лопатка, тазовые кости), имеют большие площадки для прикрепления мышц.

4. Воздухоносные костиимеют в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (кости черепа - лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть).

5. Смешанные костипо форме разнообразны, они состоят из частей, имеющих различные строение, функции и развитие.

6. Сесамовидные кости (надколенник, гороховидная кость), являющиеся приспособлениями для работы мышц. Эти кости располагаются около суставов, участвуя в их образовании и способствуя движениям в них, но с костями скелета непосредственно не связаны.

На поверхности каждой кости имеются неровности, шероховатости, бугристости, к которым прикрепляются мышцы, сухожилия, связки.

Строение кости. Структурной еденицей кости является остеон. Он представляет собой систему костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального канала, содержащего сосуды и нервы. Остеоны не прилегают друг к другу вплотную, промежутки между ними заполнены интерстициальными костными пластинками. Из остеонов состоят более крупные элементы кости - перекладины костного вещества или трабекулы. Из трабекул образуется двоякого рода костное вещество: если трабекулы лежат плотно, то получается компактное вещество; если рыхло, образуя между собой костные ячейки наподобие губки, получается губчатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функции кости. Компактное вещество находится в тех костях, которые выполняют преимущественно функцию опоры и движения (например в диафизах трубчатых костей). В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и прочность, образуется губчатое вещество (эпифизы трубчатых костей). Костные ячейки содержат красный костный мозг, диафизы трубчатых костей - желтый костный мозг. Таким образом, все внутреннее пространство кости заполнено костным мозгом, который бывает двух видов; красный и желтый. Красный костный мозгсостоит из ретукулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие отношение к кроветворению и костеобразованию (костесозидатели - остеобласты и костеразрушители - остеокласты). Желтый костный мозгсостоит в основном из жировых клеток. В период развития и роста организма преобладает красный костный мозг, затем он постепенно замещается желтым костным мозгом. Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей.

Надкостница - это тонкая, крепкая соединительно-тканная пленка, окружающая кость снаружи и плотно с ней срастающаяся. Отделение надкостницы приводит к омертвению кости. Надкостница состоит из двух слоев; наружного фиброзного и внутреннего костеобразующего, она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину. Рост кости осуществляется за счет остеобластов, расположенных во внутреннем прилегающем к кости слое. Следовательно, надкостница выполняет защитную, питательную и костеобразующую функции.

Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ, многочисленные нервы и сосуды.

Строение каждой кости соответствует ее месту в организме и назначению. Кость отличается большой пластичностью, При изменяющихся условиях действия на кость различных сил происходит перестройка кости. Тренировки, спортивные упражнения оказывают на кость формообразующее воздействие, укрепляют кости скелета. При постоянной физической нагрузке на кость развивается ее рабочая гипертрофия, кость становится массивнее и толще за счет увеличения костной массы. Все выступы, гребни, шероховатости выражены резче. Степень развития указанных изменений зависит от вида спорта. Так у тяжелоатлетов кости массивнее, чем у пловцов, особенно в скелете верхних конечностей. При правильно дозированных нагрузках эти изменения бывают благоприятными, они проявляются постепенно на протяжении всего тренировочного процесса. При прекращении активной спортивной деятельности приспособительные изменения костей сохраняются довольно продолжительное время. При усиленной физической нагрузке, выходящей за пределы нормы, в костной ткани постепенно могут возникать изменения, граничащие с предпатологическими и патологическими состояниями.

Перестройка костной ткани протекает в течение всей жизни человека. Она возможна благодаря одновременному протеканию двух процессов: разрушению старой, ранее образовавшейся костной ткани и образованию новых костных клеток и межклеточного вещества. Важную роль в изучении костной системы играет рентгенологический метод, поскольку позволяет исследовать особенности строения и развития костей непосредственно на живом человеке. В спортивной практике, которая нередко требует постоянного контроля за динамикой развития костной системы спортсменов под влиянием физических нагрузок, рентгенологический метод имеет важное значение.

В процессе развития кость проходит три стадии. В период внутриутробного развития скелет закладывается в виде длинного плотного тяжа клеток, идущего от головного до хвостового конца туловища. Это перепончатая стадия. На 2-м месяце внутриутробного развития большая часть перепончатого скелета заменяется хрящевой тканью, т.е. формируются хрящевые модели будущих костей. Эта стадия развития скелета называется хрящевой. На 3-м месяце внутриутробного развития начинается формирование костного скелета. Процесс замены хрящевой и соединительной тканей костной очень длительный и полностью заканчивается к 20-ти годам, когда организм достигает половой зрелости. Рост плоских костей происходит за счет надкостницы и соединительной ткани швов, рост трубчатых костей в толщину также происходит за счет надкостницы, а в длину - за счет эпифизарных хрящей (метафизов), расположенных между эпифизом и диафизом, и заканчивается у женщин в 17-20 лет, у мужчин - в 18-23 года. В молодом возрасте преобладают процессы костеобразования, в пожилом процессы разрушения кости.

Изменения скелета в связи с возрастом и занятиями спортом.Для тренеров и педагогов по физическому воспитанию большую практическую значимость приобретают данные о возрастных особенностях скелета, которые необходимы при планировании учебно-тренировочных занятий, дозировании нагрузки по величине и интенсивности, решению вопросов ранней специализации, составлению программ и нормативных требований для различных возрастных групп, конструированию спортивных снарядов и т.д. Возрастные особенности скелета касаются химического состава, внешней формы, внутреннего строения и соединения костей. Если органическое вещество кости у новорожденных составляет половину общей массы тела, а у взрослых одну треть, то в пожилом возрасте одну восьмую. Поэтому кости у пожилых людей становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего у них чаще наблюдаются переломы. Изменение химического состава кости обусловлено не только наследственными факторами, оно еще зависит от характера питания, состояния желез внутренней секреции и характера спортивной деятельности. У детей поверхность костей более ровная, костные выступы, гребни, бугорки, ямки выражены слабо. До окончания роста костей в длину можно видеть прослойки хряща не только между эпифизами и диафизами, но и между отдельными частями костей. Суставные поверхности костей слабо моделированы, конгруэнтность их меньше, чем у взрослых, а эластичность суставной сумки и связок выше, что и обуславливает большую подвижность в суставах у детей, чем у взрослых.

Сроки синостозирования.Для тренеров и преподавателей физического воспитания необходимо знать сроки синостозирования, т.к. чрезмерные нагрузки, несоответствие их по объему и интенсивности состоянию двигательного аппарата могут привести к нарушению сроков синостозирования и даже к деформации кости. Например, у юношей-боксеров может искривляться лучевая кость, принимающая на себя нагрузку при ударах в боксе.

Окостенение (синостозирование) костей у детей происходит неравномерно. Слияние всех элементов позвонка происходит к 23-26 летнему возрасту; сращение крестцовых позвонков - к 17-25 годам, полное окостенение ключицы, лопаток, плечевой кости и костей предплечья - к 20-25 годам, костяей запястья и пястья - к 10-13 годам, фаланг пальцев кисти - к 9-11, При этом окостенение у девочек начинается и заканчивается на 2-3 года раньше, чем у мальчиков. Появление точек окостенения в костях запястья имеет определенную последовательность и часто служит одним из диагностических признаков определения возраста, этапов полового развития, интенсивности роста тела в длину. Срастание отдельных костей таза начинается в 5-6 лет и заканчивается к 20-21 году. Эти сроки необходимо учитывать тренерам, особенно в процессе физического воспитания девочек. При резких прыжках, продолжительном сидении, переносе тяжестей несросшиеся кости таза могут незаметно сместиться и привести к неправильной форме входа в малый таз, что может впоследствии осложнить роды. В большеберцовой и малоберцовой костях полное окостенение эпифизарных хрящей происходит к 20-24 годам, в костях плюсны к 17-21 году у мужчин и к 14-19 годам у женщин, в костях фаланг пальцев к 15-21году. Замещение хрящевой ткани костной в процессе роста и развития кости происходит не полностью. Хрящевая ткань остается на суставных поверхностях костей, в области хрящевого скелета носа, в хрящевой части ребер.

Физические упражнения оказывают большое формообразующее влияние на скелет, изменяя рельеф кости и ее структуру. Если нагрузка распределяется равномерно на кости правой и левой половины тела, то и изменения в костях наблюдаются одинаковые. При неодинаковой нагрузке сильнее изменяется более нагруженная кость. Происходящие в кости изменения повышают механические свойства костей.

Контрольные вопросы

1. Функции скелета.

2. Химический состав кости и его изменения с возрастом.

3. Строение костной ткани.

4. Надкостница - строение и роль в организме.

5. Строение кости как органа.

6. Классификация костей.

7. Строение трубчатых костей.

8. Как происходит рост костей в длину и толщину?

9. Возрастные изменения костей, сроки синостозирования.

10. Влияние занятий спортом на скелет.